การเจียรเป็นวิธีการตัดโลหะที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยส่วนใหญ่จะแปรรูปวัสดุแข็งซึ่งยากต่อการตัดด้วยเครื่องมือแบบดั้งเดิมและวัสดุที่ต้องการคุณภาพพื้นผิวและความแม่นยำของมิติสูง ด้วยการเกิดขึ้นของวัสดุใหม่จำนวนมากและการใช้ความแม่นยำของชิ้นส่วน ข้อกำหนดด้านคุณภาพ การแปรรูปการเจียรจึงเพิ่มขึ้นมากกว่าวิธีการประมวลผลแบบดั้งเดิมอื่น ๆ ในกระบวนการบด ขนาด รูปร่าง และการกระจายตัวของอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมีบทบาทสำคัญในการประมวลผล อย่างไรก็ตาม ในการแปรรูปโลหะดัดนั้นล้อเจียรถูกปิดกั้นและทะลุทะลวงอย่างรวดเร็วซึ่งทำให้อายุการใช้งานของล้อเจียรสั้นลง เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบจากการอุดตันของล้อเจียรและการทู่และการผลิตจำเป็นต้องวิเคราะห์กลไกและสาเหตุของการอุดตันของล้อเจียร
1. การก่อตัวของเศษที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
กระบวนการเจียรคือเพื่อให้ได้คุณภาพพื้นผิวและความแม่นยำที่สูงขึ้นโดยการตัดวัสดุชิ้นงานจำนวนหนึ่งออก และเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปคือล้อเจียร ล้อเจียรเป็นตัวหลวมที่ทำจากสารกัดกร่อนและยึดเกาะโดยการทำให้แห้งและการเผาผนึกให้แน่น และอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเพียงตัวเดียวคือคมตัดขนาดเล็ก โดยมีมุมด้านหน้าเป็นลบขนาดใหญ่และรัศมีทื่อของคมตัด การขัดด้วยความเร็วสูงหลังจากการเลื่อนไถเข้าไปในชิ้นงาน วัสดุชั้นการตัดมีการเลื่อนอย่างเห็นได้ชัดไปตามพื้นผิวเฉือนเพื่อสร้างเศษที่สั้นและบาง เศษเหล่านี้ในบริเวณการเจียรจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงมาก จากนั้นจะถูกออกซิไดซ์และ ละลายและแข็งตัวเป็นทรงกลมของอนุภาค มีกิ่งก้านบางส่วนบนพื้นผิวทรงกลม เป็นรูปแบบหลักของชิปบด เมื่อบดสแตนเลสทนกรด Cr20Ni24Si4Ti พบว่าชิปบดทรงกลมจำนวนมากพร้อมด้วยริบบิ้นชิปบดที่เป็นปุ่มและขี้เถ้าหลายส่วนของชิปบดเหล่านี้จะถูกเติมลงในปากใบของล้อเจียรที่แนบมา ไปรอบๆ สารขัด ทำให้เกิดการอุดตันของล้อเจียร ส่งผลให้ความแม่นยำในการเจียรลดลง เผาชิ้นงาน และอายุการใช้งานของล้อเจียรสั้นลง
2. การวิเคราะห์ประเภทและกลไกของการอุดตันของล้อเจียร
2.1 ประเภทของการอุดตันของล้อเจียร
ประเภทของการเสียบล้อเจียร ได้แก่ แบบฝัง, แบบกาว และแบบผสม การเสียบแบบฝังคือสถานะการเสียบที่ชิปขัดถูกแทรกเข้าไปในช่องว่างของพื้นผิวการทำงานของล้อเจียร การอุดด้วยกาวคือสถานะการเสียบซึ่งชิปที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะถูกหลอมรวมเข้ากับอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและสารยึดเกาะ การเสียบแบบผสมมีทั้งการเสียบแบบฝังและการเสียบแบบกาว
2.2 การวิเคราะห์กลไกของการเสียบแบบฝัง
ปัจจัยภายนอก: กระบวนการเจียรมีคุณสมบัติที่สำคัญมาก โดยทั่วไป Fy/Fz มีค่ามากกว่า 2 ~ 10 ยิ่งวัสดุชิ้นงานมีความแข็งมากเท่าใด ความเป็นพลาสติกก็จะน้อยลงเท่านั้น อัตราส่วนก็จะมากขึ้น พื้นที่การเจียรภายใต้แรงดันบวกที่แข็งแกร่ง การเจียร ชิปจะถูกบีบเข้าไปในช่องว่างบนพื้นผิวของล้อเจียรโดยอัตโนมัติ เศษที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะเลื่อนออกไปตามด้านหน้าของเม็ดที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และเศษที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหลายชั้นจะสะสมอยู่บริเวณด้านหน้าของเม็ดที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ภายใต้การกระทำของการหมุนด้วยความเร็วสูงของล้อเจียร พื้นที่กระแสลมวนจะเกิดขึ้นด้านหลังเม็ดขัด และความกดอากาศในพื้นที่กระแสน้ำวนจะลดลงอย่างมาก ภายใต้การกระทำของแรงดันลบ ชิปที่มีฤทธิ์กัดกร่อนบางส่วนจะติดอยู่ที่ด้านหลังของเม็ดที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ทำให้เกิดการอุดตันด้วยกาวบนพื้นผิวมีดด้านหลังเม็ดที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และสิ่งที่แนบมาส่วนใหญ่เป็นขี้เถ้าและอนุภาค
ผลกระทบของสนามไฟฟ้าสถิต: สนามไฟฟ้าขนาดเล็กที่ประกอบด้วยล้อเจียรและชิ้นงานจะเกิดขึ้นในพื้นที่เล็กๆ บางส่วนของโซนการเจียร ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า เศษบดบางส่วนจะแสดงขั้ว ตามหลักการตรงกันข้าม ชิปเจียรที่มีขั้วตรงข้ามของล้อเจียรจะถูกดูดซับบนพื้นผิวการทำงานของล้อเจียร ด้วยแรงกดดันทางกลขนาดใหญ่ระหว่างล้อเจียรและชิ้นงาน ฝุ่นจากการเจียรที่ดูดซับบนพื้นผิวของล้อเจียรสามารถฝังอยู่ในช่องว่างระหว่างพื้นผิวของล้อเจียรได้อย่างมั่นคง
2.3 การวิเคราะห์กลไกการอุดตันของกาว
พันธะหลอมละลาย: ในกระบวนการบด กำลังไฟฟ้าเข้าส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นความร้อนในการเจียร เพื่อให้อุณหภูมิจุดบดสูงถึง 1200k ชิปการเจียรจะถูกออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศ ทำให้เกิดโลหะออกไซด์ที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ การให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงในบริเวณการเจียรนั้นกำลังละลายหรือละลายเล็กน้อยปกคลุมพื้นผิวของล้อเจียร เมื่อพื้นผิวส่วนนี้ของล้อเจียรเกี่ยวข้องกับการเจียรอีกครั้ง มันจะถูกบีบหรือเสริมให้แข็งแกร่งขึ้นภายใต้การกระทำของแรงเจียร ความสัมพันธ์และการยึดเกาะกับล้อเจียรเพิ่มขึ้น และบางส่วนถูกอัดรีดและยึดติดกับพื้นผิวร่องของพื้นผิวชิ้นงาน ด้วยการเจียรแบบสุ่มหลายครั้ง ชิปการเจียรจำนวนมากจะเกาะติดอยู่รอบๆ อนุภาค ซึ่งจะเพิ่มแรงการเจียรและเพิ่มอุณหภูมิ ส่งผลให้เกิดวงจรอุบาทว์ที่ทำให้การอุดตันรุนแรงขึ้นจนกว่าอนุภาคจะแตกหรือหลุดออก
พันธะเคมี: ความสัมพันธ์ทางเคมีระหว่างองค์ประกอบต่างๆ เป็นอีกเหตุผลสำคัญในการอุดกาว อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและวัสดุบดสัมผัสกันที่อุณหภูมิสูง และปัจจัยด้านอุณหภูมิจะช่วยเพิ่มกิจกรรมและความสัมพันธ์ของอนุภาคเหล่านั้น เมื่อตรงตามเงื่อนไขบางประการ จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมี ส่งผลให้อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและเศษบดก่อตัวเป็นผลึกบนพื้นผิวของล้อเจียรจนสูญเสียความสามารถในการตัด
3. อิทธิพลของล้อเจียรต่อการอุดตัน
3.1 ประเภทของสารกัดกร่อน
ระดับการอุดตันของล้อเจียรที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกันมาก ตั้งแต่การลดระดับของการอุดตัน การปรับปรุงผลการเจียร วัสดุชิ้นงานที่แตกต่างกัน ควรเลือกสารขัดถูประเภทต่างๆ หากสารขัดถูที่เลือกไม่สามารถปรับให้เข้ากับประสิทธิภาพการเจียรของวัสดุชิ้นงานได้ จะทำให้เกิดการอุดตันที่แหลมคมได้ง่าย ซึ่งจะทำให้การประมวลผลไม่สามารถดำเนินการได้ตามปกติ หากโลหะผสมเหล็กคาร์บอนบดด้วยสารกัดกร่อนคอรันดัม คาร์บอนจะสร้างฟิล์มออกไซด์บาง ๆ ที่มีออกซิเจนในอากาศ ซึ่งสามารถป้องกันความสัมพันธ์ทางเคมีระหว่างชิ้นงานกับสารกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ถ้าโลหะผสมไททาเนียมบด การอุดตันจะมาก จริงจังมากกว่านี้. ในโรงงานบางแห่ง ล้อเจียรบนเครื่องเจียรไม่ได้เปลี่ยนมาเป็นเวลานาน และสามารถบดได้ทุกอย่าง ซึ่งดูเหมือนว่าจะประหยัดและสะดวก แต่จริง ๆ แล้วสูญเสียประสิทธิภาพและความแม่นยำไป
3.2 ขนาดอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
ขนาดอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมีผลกระทบบางอย่างต่อการอุดตันของล้อเจียร และโดยทั่วไปขนาดเกรนละเอียดจะอุดตันได้ง่ายกว่าขนาดเกรนหยาบ เนื่องจากปริมาตรรูพรุนและพื้นที่หน้าตัดของล้อเจียรเมล็ดละเอียดมีขนาดเล็ก จำนวนคมตัดของล้อเจียรเมล็ดละเอียดจะเพิ่มขึ้น ชิปก็เพิ่มมากขึ้น และอุณหภูมิการเจียรก็เพิ่มขึ้น ล้อเจียรเมล็ดละเอียดจึงเป็นเรื่องง่าย เพื่อกั้นในช่วงระยะเวลาการตัดเล็กน้อย ด้วยการเพิ่มเวลาในการตัด ล้อเจียรหยาบเมื่อเทียบกับล้อเจียรละเอียด ความลึกของการตัดมีขนาดใหญ่ขึ้น การสึกหรอของคมตัดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมีขนาดใหญ่ขึ้น และอุณหภูมิการเจียรเพิ่มขึ้น ฟิวส์ชิปในรูพรุนจะเพิ่มขึ้น หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง ปริมาณการอุดตันของล้อเจียรหยาบจะเกินกว่าล้อเจียรละเอียด การบดกึ่งละเอียดและการเจียรแบบละเอียด, การตัดขนาดเล็ก, อุณหภูมิต่ำ, การอุดตันเล็กน้อย, เลือกล้อทรายละเอียด การเจียรหยาบตัดอุณหภูมิสูงขนาดใหญ่ ถูกบล็อกในช่องว่างของชิปเจียร สารหลอม ให้เลือกล้อเจียรหยาบ
3.3 ความแข็งของล้อเจียร
ความแข็งของล้อเจียรหมายถึงความยากที่อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะร่วงหล่นซึ่งรับประกันโดยความแข็งแรงของสารยึดเกาะ ยิ่งความแข็งแรงของสารยึดเกาะสูงเท่าใด ความแข็งของล้อเจียรก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนก็จะยิ่งหมองคล้ำมากขึ้นเท่านั้น การเสียดสีและการอัดขึ้นรูปของชิ้นงานก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้นก่อนที่อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะหลุดออกไป ยิ่งเติมชิปที่มีฤทธิ์กัดกร่อนได้ง่ายขึ้นเท่านั้น ช่องว่างของล้อเจียรและความร้อนจากการเสียดสียังมาพร้อมกับความร้อนจากการเสียดสีที่มากขึ้นซึ่งเป็นฟิวส์สำหรับการเสียบกาว ดังนั้นความแข็งของล้อเจียรจึงมีผลกระทบต่อปริมาณการอุดตันมากขึ้น และยิ่งล้อเจียรแข็งเท่าใด ปริมาณการอุดตันก็จะมากขึ้นเท่านั้น ภายใต้สถานการณ์ปกติ ความแข็งของล้อเจียรคือ G ~ H และความแข็งของ D ~ 0 ก็ใช้กับวัสดุที่ตัดยากบางชนิดเช่นกัน
3.4 โครงสร้างล้อเจียร
โครงสร้างของล้อเจียรสะท้อนถึงความสัมพันธ์ตามสัดส่วนระหว่างสารขัดถู สารยึดเกาะ และรูอากาศ ยิ่งเนื้อเยื่อของล้อเจียรมีความหนาแน่นมากขึ้น อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนก็จะทำงานมากขึ้น ระยะห่างระหว่างขอบตัดก็จะน้อยลง และล้อเจียรจะถูกบล็อกได้ง่ายขึ้น ล้อที่มีสารขัดถู 45 เปอร์เซ็นต์ มีจำนวนการอุดตันโดยเฉลี่ยน้อยกว่าล้อที่มีอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อน 49.2 เปอร์เซ็นต์; ล้อเจียรที่มีสารขัด 53 เปอร์เซ็นต์จะบดชิ้นงานโดยมีการอุดตันมากกว่าล้อที่มีสารขัด 49.2 เปอร์เซ็นต์ถึง 2 เท่า เมื่อบดวัสดุที่ยากควรเลือกล้อเจียรที่มีหมายเลของค์กร 7 ถึง 9 และล้อเจียรที่มีรูพรุนขนาดใหญ่จะมีผลดีกว่า
4. อิทธิพลของสภาวะการเจียร
4. ความเร็วสายล้อเจียร 1 เส้น
การเพิ่มความเร็วของเส้นล้อเจียรจะช่วยลดความลึกในการตัดสูงสุดของอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ลดพื้นที่หน้าตัดของเศษ และเพิ่มเวลาการตัดและความร้อนในการเจียร ปัจจัยทั้งสองนี้จะเพิ่มปริมาณการเสียบล้อ แต่เมื่อความเร็วของเส้นล้อเจียรสูงถึงระดับหนึ่ง (เช่นสูงถึง 50m/s) ปริมาณการเสียบล้อเจียรจะลดลงอย่างมาก เมื่อทำการเจียรเหล็กกล้าไร้สนิมและซูเปอร์อัลลอยด์ในการผลิต ความเร็วของล้อเจียร 50 ม./วินาที จะน้อยกว่าล้อเจียร 30 ม./วินาที ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้น เมื่อบดวัสดุที่ยาก จะใช้ความเร็วน้อยกว่า 20m/s หรือความเร็วสูงกว่า 50m/s และความเร็วในการเจียรระหว่างวัสดุทั้งสองนั้นไม่เอื้ออำนวยต่อการอุดตันของล้อเจียรอย่างมาก สำหรับวัสดุชิ้นงานต่างๆ มีค่าความเร็วล้อเจียรวิกฤติที่แน่นอนโดยมีปริมาณการเสียบเพียงเล็กน้อย
4. 2 ความเร็วชิ้นงาน
อิทธิพลของความเร็วชิ้นงานต่อระดับการเสียบของล้อเจียรมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปัจจัยอื่นๆ ในสภาวะการตัด ความเร็วของชิ้นงานเพิ่มขึ้นสองเท่า และปริมาณการเสียบล้อเจียรเพิ่มขึ้นสามเท่า เนื่องจากยิ่งความเร็วชิ้นงานสูง ความลึกของการตัดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนก็จะตื้นขึ้น พื้นที่หน้าตัดของเศษก็จะน้อยลง ซึ่งเทียบเท่ากับการแข็งตัวของคุณลักษณะของล้อเจียร ดังนั้นจึงเกิดการอุดตันของล้อเจียรได้ง่าย
4. 3 วิธีการบด
การเจียรเม็ดมีดทำให้เกิดการอุดตันมากกว่าการเจียรตามยาว เมื่อตัดเป็นการเจียร พื้นที่สัมผัสระหว่างล้อเจียรและชิ้นงานมีขนาดใหญ่ ควรถูคมตัดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหลายครั้งบนเครื่องหมายเจียรเดียวกัน น้ำมันเจียรจะเข้าสู่พื้นที่เจียรได้ยาก และความร้อนจะสูงในระหว่าง ซึ่งทำให้เกิดการอุดตันได้ง่าย หน้าสัมผัสการเจียรตามยาวกับวัสดุชิ้นงานคือขอบด้านหนึ่งของล้อเจียร เมื่อพื้นผิวการสึกหรอเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะแตกและแตกหักภายใต้การกระทำของแรงบดเพื่อให้ลับคมได้เอง อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนส่วนใหญ่สามารถทำงานในสภาวะมีคมได้ ดังนั้นแรงในการเจียรและความร้อนในการเจียรจึงค่อนข้างต่ำ ในเวลาเดียวกัน พื้นที่ส่วนใหญ่ที่ได้รับผลกระทบจากแรงเจียรและความร้อนจากการเจียรสามารถระบายออกไปยังชิ้นงานตามทิศทางการเจียรตามยาว ดังนั้นความเป็นไปได้ของการยึดเกาะทางเคมีจึงลดลง
4.4 การตัดแนวรัศมี
อิทธิพลของการตัดในแนวรัศมีต่อการอุดของล้อเจียรแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มของส่วนนูน เมื่อปริมาณการตัดในแนวรัศมีมีน้อย (ap<0.01mm), the blockage phenomenon occurs. With the increase of the cut quantity, the average plug quantity also increases. When the cut quantity increases to a certain extent (ap =0.03mm), the plug quantity shows a decreasing trend, and then increases sharply with the continuous increase of the cut quantity (ap =0.04mm). When grinding difficult materials, it is very important to control the last radial cut to improve the surface quality and accuracy of the workpiece.
4.5 อุณหภูมิการบด
เมื่อทำการเจียร ปัจจัยใด ๆ ที่เพิ่มความร้อนในการเจียรและทำให้อุณหภูมิการเจียรเพิ่มขึ้นจะทำให้การอุดตันของล้อเจียรรุนแรงขึ้น และรูปแบบการอุดตันส่วนใหญ่จะเป็นการอุดตันแบบพันธะ และแน่นอนว่าจะมาพร้อมกับการอุดตันแบบแพร่กระจายด้วย
4.6 ความเร็วการตกแต่งล้อเจียร
เมื่อความเร็วในการตกแต่งล้อเจียรต่ำ พื้นผิวการทำงานของล้อเจียรจะเรียบ และจำนวนเครื่องมือการเจียรที่มีประสิทธิภาพต่อหน่วยพื้นที่จะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้พื้นที่หน้าตัดของเศษเล็กลงและจำนวนการตัดเพิ่มขึ้น ดังนั้น ทำให้เกิดการอุดตันได้ง่าย เมื่อความเร็วในการตกแต่งล้อเจียรสูง พื้นผิวการทำงานของล้อเจียรจะหนาขึ้น จำนวนอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่มีประสิทธิภาพลดลง และมีการเว้าบนพื้นผิวของล้อเจียรซึ่งมีบทบาทเป็นรูพรุนและชิป ล้างออกง่าย และวัสดุที่หลอมละลายก็หลุดร่วงง่าย
4.7 น้ำมันเจียร
น้ำมันเจียรที่แตกต่างกันมีผลกระทบอย่างมากต่อเอฟเฟกต์การเจียร ปัจจุบันอิมัลชันที่ใช้กันทั่วไปซึ่งมีน้ำมันแร่และสารเติมแต่งที่เป็นน้ำมันจำนวนมากเป็นของเหลวสีน้ำนมในน้ำมันในน้ำหลังจากการเจือจาง ความจุความร้อนจำเพาะและการนำความร้อนมีขนาดเล็ก และง่ายต่อการทำให้เกิดการสึกหรอจากการยึดเกาะและการสึกหรอแบบกระจายระหว่างล้อเจียรและชิ้นงานในกระบวนการเสียดสีที่รุนแรง เพื่อให้ล้อเจียรถูกบล็อกและแรงเจียรเพิ่มขึ้น ในที่สุดอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะแตกและหลุดออกก่อนเวลาอันควรและอัตราส่วนการบดจะลดลง การเลือกน้ำมันการเจียรที่ดีเยี่ยมมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการเจียร
5. สรุป
การอุดตันของล้อเจียรเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปในกระบวนการเจียร ไม่ว่าจะเลือกเงื่อนไขการประมวลผลที่เหมาะสมเพียงใด ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะป้องกันการอุดตันอย่างสมบูรณ์ แต่ระดับจะแตกต่างกัน ประเภทของล้อเจียรและสภาวะการประมวลผลมีผลกระทบอย่างมากต่อการอุดของล้อเจียร แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของวัสดุที่ผ่านการแปรรูปและมีของเหลวในการเจียรหรือไม่
https://www.xfabrasive.com/vitrified-grinding-wheel/tapered-grinding-wheel.html
